PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE ISOCIANATOS EN FASE GASEOSA.

Procedimiento para la producción de isocianatos primarios mediante reacción de las correspondientes aminas primarias con fosgeno,

caracterizado porque se hacen reaccionar las aminas primarias por encima de la temperatura de ebullición de las aminas con fosgeno en un reactor tubular que contiene una cámara de reacción, en el que a) al menos una corriente de material de partida P que contiene fosgeno y al menos una corriente de material de partida que contiene aminas se alimentan a la cámara de reacción por una disposición de boquillas comprendiendo, en la que la disposición de boquillas comprende un número de n ≥ 1 de boquillas orientadas en paralelo respecto al eje de rotación del reactor tubular y una cámara abierta que rodea las boquillas, y b) una de las corrientes de materiales de partida A o P se alimenta por las boquillas y la otra corriente de material de partida por la cámara abierta que rodea las boquillas a la cámara de reacción, y c) la cámara de reacción contiene al menos un órgano de mezcla móvil

Procedimiento para la producción de isocianatos en fase gaseosa La invención se refiere a un procedimiento para la producción de isocianatos primarios mediante reacción de las correspondientes aminas primarias con fosgeno en fase gaseosa.

Los isocianatos se producen en grandes cantidades y sirven principalmente como sustancias de partida para la fabricación de poliuretanos. Su producción se realiza en la mayoría de los casos mediante reacción de las aminas correspondientes con fosgeno. Una posibilidad de producción de isocianatos es la reacción de aminas con el fosgeno en fase gaseosa. Se conocen del estado de la técnica distintos procedimientos para la producción de isocianatos mediante reacción de aminas con fosgeno en fase gaseosa.

El documento GB-A-1 165 831 describe un procedimiento para la producción de isocianatos en fase gaseosa, en el que la reacción de la amina en forma de vapor con el fosgeno se lleva a cabo a temperaturas entre 150º C y 300º C en un reactor tubular equipado con un agitador mecánico y acondicionado térmicamente con una camisa calefactora. El reactor que se da a conocer en el documento GB 1 165 831 es similar a un evaporador de capa fina, cuyo agitador mezcla los gases que entran en la cámara de reacción y presentes en la cámara de reacción y simultáneamente cubre las paredes que están rodeadas por la camisa calefactora del reactor tubular para impedir una formación de material polimérico en la pared tubular, ya que una formación de este tipo dificultaría la transmisión de calor. Según las indicaciones del documento GB 1 165 831 se consigue la mezcla de las corrientes de producto de partida que entran en la cámara de reacción exclusivamente mediante el agitador que opera a aproximadamente a 1000 revoluciones por minuto, cuyo accionamiento externo se consigue con un árbol que atraviesa la pared del reactor. Es desventajoso en el procedimiento citado por una parte el uso de un agitador de movimiento rápido y su dispositivo de accionamiento externo mediante un árbol que atraviesa la pared del reactor, ya que con uso de fosgeno una agitación de este tipo requiere un gasto muy elevado para la obturación necesaria por seguridad industrial del reactor. Además es desventajoso que la mezcla de los gases se consiga solo con el agitador, lo que a pesar del número de revoluciones elevado conduce a prolongados tiempos de mezcla y como consecuencia de ello a una amplia distribución de tiempos de contacto de los reactantes, que según las indicaciones del documento EP-A570 799 conduce de nuevo a formación indeseada de sólidos.

El documento EP-A-289 840 describe la producción de diisocianatos (ciclo) alifáticos mediante fosgenación en fase gas, dando a conocer el documento EP-A-289 840 la reacción de aminas con el fosgeno en una cámara cilíndrica sin partes móviles en una corriente turbulenta a temperaturas entre 200º C y 600º C así como tiempos de reacción en el orden de magnitud de 10-4 segundos. Con la renuncia a partes móviles con las que estén equipados dispositivos de accionamiento que atraviesen la pared del reactor, se reduce por una parte el riesgo de una salida de fosgeno. Según las indicaciones del documento EP-A-289 840 se incorporan las corrientes de gas en un extremo del reactor tubular por una boquilla y una ranura anular entre boquilla y tubo de mezcla en el reactor y se mezcla de este modo. Por tanto este documento da a conocer por una parte un perfeccionamiento de la técnica de mezcla, realizándose la mezcla de gases de forma ventajosa mediante un elemento de mezcla estático, a saber, boquilla y ranura anular, en lugar del agitador dado a conocer en el documento GB 1 165 831. Según las indicaciones del documento EP-A-289 840 es esencial para la viabilidad del procedimiento dado a conocer en el documento EP-A289 840, que las dimensiones del reactor tubular y las velocidades de corriente en la cámara de reacción se determinen de modo que impere en la cámara de reacción una corriente turbulenta que se caracterice según las indicaciones del documento EP-A-289 840 por un número de Reynolds de al menos 2500, preferiblemente al menos 4700. Según las indicaciones del documento EP-A-289 840 esta turbulencia se asegura en general si los reactantes en forma de gas discurren por la cámara de reacción con una velocidad de reacción de más de 90 m/s. Mediante la corriente turbulenta en la cámara cilíndrica (tubo) se consigue, si se prescinde de componentes fluidicados en las proximidades de la pared, una distribución uniforme de la corriente relativamente buena en el tubo y con ello una distribución del tiempo de residencia relativamente estrecha, que como se describe en el documento EP-A-570 799, conducen a una reducción de la formación de sólidos. Es desventajoso en el procedimiento dado a conocer en el documento EP-A-289 840 que debido a las velocidades de corriente necesariamente elevadas para la consecución de tiempos de residencia necesarios para la reacción completa de las aminas, especialmente con uso de aminas aromáticas, sea posible sólo en reactores de mezcla y tubulares muy grandes.

El documento EP-A-570 799 se refiere a un procedimiento para la producción de diisocianatos aromáticos, caracterizado porque la reacción de la diamina correspondiente se lleva a cabo con el fosgeno en un reactor tubular por encima de la temperatura de ebullición de la diamina dentro de un tiempo de contacto medio de los reactantes de 0, 5 a 5 segundos. Como se describe en el documento, tanto tiempos de residencia demasiado prolongados como también demasiado cortos conducen a una formación de sólido no deseada. Se da a conocer por tanto un procedimiento en el que la desviación media del tiempo de contacto medio es menor del 6%.

El cumplimiento de esta distribución de tiempo de contacto se consigue por un lado llevando a cabo la reacción en un flujo tubular, que se caracteriza por un número de Reynolds superior a 4.000 o un número de Bodenstein superior a 100. Según las indicaciones del documento EP-A-570 799 se consigue un flujo de pistón que se aproxima a un 90% y todas las partes en volumen de la corriente presentan los mismos tiempos de flujo, de modo que mediante los tiempos de residencia aproximadamente iguales de todas las partes de volumen se consigue un pequeño ensanchamiento de la distribución del tiempo de contacto entre los reactantes.

Según las indicaciones del documento EP-A-570 799 se determina por una parte una desviación del tiempo de contacto medio en la realización práctica del procedimiento también esencialmente con el tiempo necesario para la mezcla del reactante. El documento EP-A-570 799 expone que en tanto los reactantes no se mezclen homogéneamente están aún presentes en la cámara de reacción volúmenes de gas que aún no entran en contacto con los reactantes y por tanto se obtienen en función de la entremezcla con iguales tiempos de flujo de las partes de volumen distintos tiempos de contacto de los reactantes. Según las indicaciones del documento EP-A-570 799 debe realizarse por tanto la mezcla de los reactantes dentro de un periodo de tiempo de 0, 1 a 0, 3 s hasta un grado de segregación de 10-3, sirviendo el grado de segregación como medida para la integridad de la entremezcla (véase, por ejemplo, Chem. Ing. Techn. 44 (1972) , página 1051 y siguientes; Appl.Sci.Res. (the Hague) A3 (1953) , p.279) . El documento EP-A-570 799 da a conocer que para la generación de tiempos de mezcla correspondientemente más cortos se pueden usar procedimientos en principio conocidos basados en equipos de mezcla con elementos de mezcla móviles o estáticos, preferiblemente elementos de mezcla estáticos, proporcionando según las indicaciones del documento EP-A-570 799 particularmente el uso del principio de mezclador de chorro (Chemie-Ing. Techn. 44 (1972) página 1055, párrafo 10) tiempos de mezcla suficientemente cortos.

En el principio del mezclador de chorro (Chemie-Ing. Techn. 44 (1972) página 1055, párrafo 10) se alimentan al reactor tubular dos corrientes de materiales de partida I y II, en donde la corriente de material de partida I se alimenta por una boquilla central y la corriente de material de partida II por una cámara anular entre boquilla central y pared del reactor tubular. La velocidad de corriente de la corriente de material de partida I es a este respecto elevada frente a la velocidad de corriente de la corriente de material de partida II. Después de un tiempo que depende del diámetro de la boquilla y de la diferencia de velocidades de corriente de los materiales de partida o después del recorrido correspondiente se consigue la mezcla completa de los materiales de partida.

En el principio del mezclador de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de isocianatos primarios mediante reacción de las correspondientes aminas primarias con fosgeno, caracterizado porque se hacen reaccionar las aminas primarias por encima de la temperatura de ebullición de las aminas con fosgeno en un reactor tubular que contiene una cámara de reacción, en el que a) al menos una corriente de material de partida P que contiene fosgeno y al menos una corriente de material de partida que contiene aminas se alimentan a la cámara de reacción por una disposición de boquillas comprendiendo, en la que la disposición de boquillas comprende un número de n 1 de boquillas orientadas en paralelo respecto al eje de rotación del reactor tubular y una cámara abierta que rodea las boquillas, y b) una de las corrientes de materiales de partida A o P se alimenta por las boquillas y la otra corriente de material de partida por la cámara abierta que rodea las boquillas a la cámara de reacción, y c) la cámara de reacción contiene al menos un órgano de mezcla móvil.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el al menos un órgano de mezcla móvil es un agitador.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el al menos un órgano de mezcla no presenta piezas de equipamiento móviles que pasen a través de la pared del reactor tubular.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el al menos un ógano de mezcla no presenta accionamiento externo alguno.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el al menos un órgano de mezcla se hace funcionar mediante el impulso de al menos una de las corrientes de material de partida A y/o P.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el al menos un órgano de mezcla está unido por un acoplamiento magnético con accionamiento externo.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que al menos una corriente de material de partida A que contiene las aminas se alimenta a la cámara de reacción por las boquillas y la al menos una corriente de material de partida P que contiene fosgeno se alimenta a la cámara de reacción por la cámara abierta que rodea las boquillas.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la reacción de las aminas con el fosgeno se realiza con control adiabático de la reacción.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la cámara de reacción es rotacionalmente simétrica y presenta una superficie transversal al flujo que se ensancha, se mantiene constante y/o se reduce en la dirección de la corriente en toda su longitud o también solo en determinadas zonas.

10. Procedimiento según la reivindicación1, en el que como aminas primarias se usan diaminohexano, isoforondiamina, 2, 4- y/o 2, 6-toluilendiamina, metilendifenildiamina, naftildiamina o mezclas de estas.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el reactor presenta una capacidad de conversión > 1 t de amina/h.